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1、第一章绪论11.1课题产生的背景11.2本课题的内容安排2第二章方案论证22. 1任务的分析与实现22. 2测温仪的硬件方案设计32. 3测温仪的软件方案设计3第三章硬件设计53. 1传感器的选择53. 2放大电路的设计53. 3数据采集电路设计63. 4显示电路的设计73. 5键盘电路的设计83. 6报警电路的设计9第四章软件的设计94. 1概述94. 2监控子程序的设计104. 3数据处理子程序的设计104. 4显示子程序的设计112. 3.1数字显示子程序112. 3.2汉字显示子程序114. 5键盘扫描子程序的设计124.6报警子程序的设计134.7报警子程序的设计13第五章调试与分析
2、145. 1调试系统简介145. 2调试故障及原因分析14结论15致谢15参考文献16附录1硬件原理图17附录2软件程序清单18附录3设备清单34基于集成温度传感器AD590的温度测试仪设 (LCD)靳思文沈阳航空工业学院自动化学院摘要：本文设计了一个基于集成温度传感器AD590的温度测试仪设计(LCD), 它的主要功能是利用集成温度传感器AD590作为传感元件，集成放大器作为放大 电路，A/D转换器作为数据采集器件，单片机作为数据处理器件，LCD液晶屏作 为显示器件，用于实现集成温度测试仪的设计。设计最终目的为了要实现一个能 对重量信息进行实时数据采集、处理及显示，并可用键盘设定阈值且具有超
3、值报 警功能的温度仪。关键字：AD590；数据采集；单片机；键盘扫描第一章绪论1.1课题产生的背景随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度 检测技术的要求也愈来愈高，一般可以归纳以下几方面。(1) 扩展检测范围现在工业上通用的温度检测范围为200-3000C,而今后要求能测量超高温与 超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如1 OK以下的温度检测是 当前重点研究课题。(2) 扩大测温对象温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经 从土业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。(3) 发展新型产品利用以前的检测技术生产出适应
4、于不同场合、不同工况要求的新型产品，以 满足用户需要。同时利用新的检测技术制造出新的产品。(4) 适应特殊环境下的测温对许多场合中的温度检测器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求;又 如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。(5) 显示数字化温度仪表向数字化方向发展。其最大优点是直观、无读数误差、分辨率高、 测量误差小，因而有广阔的销售市场。(6) 标定自动化应用计算机技术，快速、准确、自动地标定温度检测器。根据上述要求，国内外温度仪表制造商将向以下几方面发展。(1) 继续生产量大面广的传统的温度检测元件，如:热电偶、热电阻、热敏电阻 等。(2) 加强新原理、新材料
5、、新加工工艺的开发。如近来己开发的炭化硅薄膜热 敏电阻温度检测器，厚膜、薄膜伯电阻温度检测器，硅单晶热敏电阻温度检测器 等.(3) 向智能化、集成化、适用化方向发展。新产品不仅要具有检测功能，又要 具有判断和指令等多功能，采用微机向智能化方向发展。向机电一体化方向发展。因此，本课题设计的方向就是在温度检测的智能化、集成化方面进行有效 的探索。1.2本课题的内容安排根据设计题目的要求，基于集成温度传感器AD590的温度测试仪，利用 AD590温度传感器每升高1C输出电流就升高luA的特性，输出微弱的电信号， 在通过信号调理电路之后，变成稳住A/D转换要求的信号，然后在LCD液晶显示 器将测量的温
6、度显示出来。本次设计的测温仪具有设定使用键盘在一定范围内设定阈值，并且超值报警 功能，并且设定界面亲切二年且人性化。论文共五部分：第一章简要介绍课题产生的背景；第二章进行方案论证，包 括硬件方案论证和软件方案论证；第三章介绍硬件的设计，对应变式单臂电桥传 感器进行测评，以及放大电路和报警电路的介绍；第四章介绍软件的设计，对软 件的各个模板进行分析介绍；第五章是程序调试与结果分析部分。第二章方案论证2.1任务的分析与实现本次课程设计是利用集成温度传感器AD590、单片机实验箱、单片机仿真器 等设计一个能用LCD实时显示温度的智能温度测试仪。显示为XXC。主要内容是利用集成温度传感器AD590为测
7、温元件通过信号调理电路将 AD590输出的微弱电信号放大调理到0V-5V范围内，在通过ADC0809把模拟信 号转换成数字信号，利用单片机控制键盘进行阈值设定，并对A/D转换后的信号 进行处理蜂鸣器由单片机控制，以实现超值报警功能，并可以用LCD显示测量的 温度值。设计最终目的为了要实现一个能对重量信息进行实时数据采集、处理及 显示，并可用键盘设定阈值且具有超值报警功能的测温仪。技术指标：(1)重量显示为XXXCo (2)测量范围：0100C。2.2测温仪的硬件方案设计对于单片机控制的温度测试仪，在实际使用中需要亲切的开始界面，人性化 阈值设定界面，和清晰简明的测试界面。单片机的程序不仅要分别
8、对A/D转换、 LCD显示、键盘、报警等电路控制，还要对A/D转换的结果与阈值比较，实现超 值报警的功能，还有就是要对A/D转换后的数字量进行线性变换，以达到转换成 温度值的目的。基于以上的分析，正确地计算出采样信息中所对应的温度值，用单片机汇编 语言编写程序，先设定阈值，再对采样后数据A/D转换，线性变换成温度值，与 阈值比较，实现超值报警的功能。按照以上的要求设计，不仅要完成以上的各个 功能，并且实现了对前面板设计的美观大方、操作方便，后面板审计的简洁、布 线合理、功能完善。流程方框图如图1.图1流程方框图2.3测温仪的软件方案设计对于单片机控制的温度测试仪，在实际使用中需要亲切的开始界面
9、，人性化 阈值设定界面，和清晰简明的测试界面。单片机的程序不仅要分别对A/D转换、 LCD显示、键盘、报警等电路控制，还要对A/D转换的结果与阈值比较，实现超 值报警的功能，还有就是要对A/D转换后的数字量进行线性变换，以达到转换成 温度值的目的。基于以上的分析，正确地计算出采样信息中所对应的温度值，用单片机汇编 语言编写程序，先设定阈值，再对采样后数据A/D转换，线性变换成温度值，与 阈值比较，实现超值报警的功能。按照以上的要求设计，不仅要完成以上的各个 功能，并且实现了对前面板设计的美观大方、操作方便，后面板审计的简洁、布 线合理、功能完善。如图2总程序流程图。报警图2总程序流程图第三章硬
10、件设计3.1传感器的选择本此次课设选用的传感器型号是AD590温度传感器。AD590是单片集成两 端感温电流源。它的主要特性有：1、流过器件的电流（uA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数, 即：uA/K式中：一流过器件（AD590）的电流，单位为uA； T一热力学温度, 单位为Ko2、AD590 的测温范围为-55C+150Co3、AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电 流变化luA,相当于温度变化IK。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电 压，因而器件反接也不会被损坏。3.2放大电路的设计本设计利用集成温度传感器AD590,因为其输出电流是
11、以绝对温度零度 （-273 C）为基准，每增加1C,它会增加lu A输出电流，因此在室温25C时, 其输出电流Iout= （273+25） =298u Ao由于一般电源供应教多器件之后，电源是 带杂波的，因此我们使用齐纳二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，其输 出电压VI需调整至2.73V,接下来我们使用差动放大器其输出Vb为（100K/10K） X （V2-V1） =1710,如果现在为摄氏28C,输出电压为2.8V,输出电压接AD 转换器，那么AD转换输出的数字量就和摄氏温度成线形比例关系。温度传感器放大电路图如图3912V3.3数据采集电路设计ADC0809是带有8位A/D转换器、8
12、路多路开关以及微处理机兼容的控制逻 辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器 和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分 时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量, 当0E端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。在此实验中我们用0到5V变化的滑动变阻器代替温度传感器的0到5V电压。实验电路图如图4所示。模拟的电信号由ADC0809的IN0 口进入，进行模数转换得到的A/D转换结 果为：A/D转换结果=Vox255/53.
13、4显示电路的设计显本设计采用的液晶显示模块是128X64点阵的汉字图形型液晶显示模块， 可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点 阵）及64X256点阵显示RAM （GDRAM）。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接 微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、 睡眠模式等。本部分设计的电路图如图4所示。128X64点阵式LCD和单片机的连接原理图图4显示电路3.5键盘电路的设计Intel公司的8279芯片是一种通用课编程键盘/显示器接口电路芯片，它能完 成监视键盘输入和显示控制两种功能。8279对键盘部分提供一种扫描
14、工作的方式，能对64个按键键盘阵列不断扫 描，自动消抖，自动识别出闭合的键并得到键号，能对双键或N键同时按下进行 处理。0 12 3 D 0 12 3 01234567 漏需 BSLSLSLSLRLRLRLRLRLRLRLRLIm 001015 SCN JU1A1A3A3CT EEurOTB0B1WB3B4BS18B7RQ皿LK o o o o DDDDDDDDffiCR1WAICRY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 ABCE1E2E3如图5所示，键盘电路原理图。3.6报警电路的设计报警电路的设计是基于如图7所示的蜂鸣器，在低电平接入BELL端是蜂鸣器 报警的特点设计的将单片机的Pl. 1 口连
15、接，当温度超限的时候Pl. 1 口是低电平, 蜂鸣器报警，不超限时Pl. 1 为高电平不报警。第四章软件的设计4.1概述在新一代的一起系统中，计算机软件和测试一起将更加紧密地结合在一起， 随着仪器系统的不断完善及仪器设计思想的发展，软件的重要性及进一步发展的 迫切性越来越突出，为了使仪器系统硬件设备尽量少，传统仪器的许多硬件乃至 整个仪器都可以被计算机软件所代替，在新一代的仪器系统中，计算机将处于核 心地位。所以，软件在智能仪器的设计中至关重要，下面简要给出这次课设各个部分 的软件设计。4.2监控子程序的设计数据采样子程序是将调理过的传感器采样数据通过INO通道把模拟量通过A/D转换成数字量然后暂存在3FH地址里。采样的流程框图如图9图7数据采样的流程图4.3数据处理子程序的设计数据处理子程序是将已存在3FH中的数字量的采样信号通过线性变换、BCD 转换，变成十进制的温度值，。4.4显示子程序的设计显示子程序是将数字、汉字等数据通过LCD显示出来。所以显示子程序分数 字显示子程序和汉字显示子程序。2.3.1数字显示子程序数字
